Labview課程設計機器人手臂設計

1、蕪湖職業(yè)技術學院labview課程設計題 目 ：機器人手臂設計設計人 ：系 ：信息工程系年 級 ：09計算機應用（4）班學 號 ：指導老師： 日 期：2011-6-15目錄摘要.1第一章 課程設計21.1 課程設計的題目21.2課程設計要求21.3課題分析31.4設計目的31.5國內外發(fā)展及研究現(xiàn)狀4第二章 運動方案設計62.1手臂設計圖62.2機器人手臂預期的功能要求62.3程序模塊設計6第三章機器人手臂程序73.1機器人手臂完整圖73.2機器人手制作的程序83.3機器人手臂旋轉的程序83.4機器人關節(jié)顏色調整的程序93.5機器人手臂移動的程序93.6機器人各個關節(jié)的控制程序23.7機器人手

2、的張合23.8機器人手臂位置控制33.9機器人關節(jié)的跳動3第四章 機器人手臂功能介紹44.1顯示模塊44.2 手臂控制模塊44.3 顏色選擇模塊84.4手關節(jié)控制按鈕104.5整體框圖10第五章 心得體會19第六章 參考網(wǎng)站20摘要虛擬儀器是對傳統(tǒng)儀器的重大突破，是計算機與儀器相結合的產(chǎn)物，具有明顯的技術優(yōu)勢，代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流。機器人手臂具有較高的作業(yè)能力，因此對它的控制成為機器人研究領域的一個重要方向，具有較強的理論意義和實際價值。機器人手臂在很多領域得到廣泛應用。第一章 課程設計1.1 課程設計的題目：機器人手臂的設計1.2課程設計要求手臂應滿足下列要求：a. 自由伸縮；b.

3、自由360度旋轉；c.有關節(jié)，具有一定的握力。（1）界面美觀簡潔，程序應符合工程化思想。（2）設計文檔符合軟件文檔國標。（3）a4號紙打印，不得少于20頁，最大字體不得大于四號字（除標題）。（4）截止日期2010年6月18日。1.3課題分析機器人是近30年發(fā)展起來的一種典型的、機電一體化的、獨立的自動化生產(chǎn)工具。在制造工業(yè)中，應用工業(yè)機器人技術是提高生產(chǎn)過程自動化，改善勞動條件，提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率的有效手段之一，也是新技術革命的一個重要內容。自古以來,人們所設想的機器人一般是一種在外形和功能上均能模擬人類智能的機器。特別是在20世紀20年代前后,捷克和美國的一些科幻作家創(chuàng)作了一批關于未來機

4、器人與人類共處中可能發(fā)生的故事之類的文學作品,更使機器人在人們的思想中成為一種無所不能的“超人”。在現(xiàn)實生活中,一些民間工匠根據(jù)這些文學描繪,也制造出一些仿人或仿生的機器人。然而在當時的科技條件下,要使機器人具有某種特殊的“智能”而成為“超人”,顯然是不可能的。美國的戴沃爾設想了一種可控制的機械手,他首先突破了對機器人的傳統(tǒng)觀點,提出機器人并不一定必須像人,但是必須能做一些人的工作。1954年,他依據(jù)這一想法設計制作了世界上第一臺機器人實驗裝置,發(fā)表了適用于重復作業(yè)的通用性工業(yè)機器人一文,并獲得了美國專利。戴沃爾將遙控操縱器的關節(jié)型連桿機構與數(shù)控機床的伺服軸聯(lián)結在一起,預定的機械手動作一經(jīng)編程

5、輸入后,機械等就可以離開人的輔助而獨立運行。這種機器人也可以接受示教而完成各種簡單任務。示教過程中操作者用手帶動機械手依次通過工作任務的各個位置，這些位置序列記錄在數(shù)字存儲器中，任務的執(zhí)行過程中，機器人的各個關節(jié)在伺服驅動下再現(xiàn)出那些位置序列。因此，這種機器人的主要技術就是“可編程”以及“示教再現(xiàn)”。1.4設計目的由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，許多危險的工作已漸漸由機械手臂所取代，尤其是近年來太空科技的發(fā)展日新月累，許多外太空的探勘工作也總少不了機械手臂的幫助。機械手臂的優(yōu)點在于不會如同人一般會有疲勞感，對于指令能確實完成，也不易因為人為疏失而造成傷害，這些優(yōu)點在不容許一點錯誤的科技發(fā)展上具有極重大的意

6、義，也是為何機械手臂的應用愈發(fā)廣泛的原因。藉由軟件的幫助，能自由控制手臂的動作，是本課程設計的主要目的。1.5國內外發(fā)展及研究現(xiàn)狀國內外機器人領域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢1、工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。2、 機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。3、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于pc機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維

7、護性。4、 機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應用。5、虛擬現(xiàn)實技術在機器人中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。6、當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是治理于操作者于機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機

8、器人就是這種系統(tǒng)成功應用的最著名實例。7、機器人化機械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應用的領域。國際機器人研究在經(jīng)過了80年代的低潮之后,呈現(xiàn)出復蘇和繼續(xù)發(fā)展的形勢;我國的機器人研究在國家七五八五及863計劃的推動下也取得了很大的發(fā)展。在70年代的機器人浪潮相比,現(xiàn)在的機器人研究有兩個特點:一是對機器人智能的定位有了更加符合實際的標準,也就是不要求機器人具有像人類一樣的高智商,而只是要求機器人在某種程度上具有自主處理問題的能力。我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持下，通過“七五”“八五”科技攻

9、關，目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制技術硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產(chǎn)了部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應用，弧焊機器人已應用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機器人應用工程起步晚，應用領域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術與國外比有差距；在應用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約200臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是

10、應用戶的要求，“一客戶，一次重新設計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關鍵技術，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。我國的智能機器人和特種機器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果，其中最為突出的是水下遙控機器人，6000m水下無纜機器人的成果居世界領先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種；在機器人視覺、力覺、聲覺、觸覺等基礎技術的開發(fā)應用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎。但是在多傳感器信息融合控制技術、遙控加局部自主系統(tǒng)

11、遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)應用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎上，有重點地系統(tǒng)攻關，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。 第二章 運動方案設計2.1手臂設計圖2.2機器人手臂預期的功能要求1、本設計有三個臂，分別從下到上是j1,j2，j3,。再加上三個圓軸。2、六個關節(jié)軸的輸入值范圍作了一個初略的限制，六個軸可輸入值得范圍如下：一軸： -180 180，即 -180 1180（度），可以自由伸縮二軸： -180 180，即 -180 2180 （度）可以自由伸縮三軸： 可以自由張開或合并2.3程序模塊設

12、計 第三章機器人手臂程序本章節(jié)主要介紹了本案例中涉及到的程序代碼的介紹，本章著重介紹了各個子程序的編寫：3.1機器人手臂完整圖3.2機器人手制作的程序3.3機器人手臂旋轉的程序3.4機器人關節(jié)顏色調整的程序3.5機器人手臂移動的程序3.6機器人各個關節(jié)的控制程序3.7機器人手的張合3.8機器人手臂位置控制3.9機器人關節(jié)的跳動第四章 機器人手臂功能介紹本章節(jié)介紹了如何使用本案例的機器人。機器人的設計使基于labview設計，所以其正常的使用時對前面板的操作。本案例的前面板共分為以下幾個模塊:4.1顯示模塊4.2 手臂控制模塊1）控制面板2）大臂的伸縮控制（lengtha）根據(jù)lengtha的大

13、小不同值可以改變大臂的長短(a)手臂縮回(b)手臂伸開3）小臂的伸縮控制（lengthb）根據(jù)lengthb的大小可以改變小臂的長短(a)小臂的縮回（b）小臂伸開4）手的張合（claw value）根據(jù)claw value的大小可以改變手的張合（a）手的張開（b）手的閉合5）大臂旋轉（joint a）joint a的值的大小可以控制大臂的旋轉（a）6）小臂旋轉（joint b）joint b的值的大小可以控制小臂的旋轉（a）7）手的旋轉（claw joint）claw joint的值的大小可以控制手的旋轉（a）4.3 顏色選擇模塊1）顏色控制按鈕2）joint a的顏色控制（a）（b）4.4手

14、關節(jié)控制按鈕 （a） （b）4.5整體框圖 第五章 心得體會這次能夠順利的完成此課程設計，非常感謝老師的教導和指點還有同學的幫忙，才讓我能夠在有限的時間內完成課程設計。 從這次的課程設計使我領悟到了一些做課程設計的技巧：1.課程設計最重要的是要有一條清晰設計思路，在設計前，老師已為我們準備好了參考格式或資料，相當于已經(jīng)給了設計路，關鍵就是靠自己深入的思考各個步驟怎么設計的.對每個步驟都要做到分析、思考.設計，再去執(zhí)行，再將所有的部分組裝在一起，就可完成該設計.2. 此次課程設計要多練習多思考,弄懂每個實驗的設計思路,并且能夠設計自己的東西,這樣你會感到其樂無窮.3.在以后的實驗設計當中還應注意培養(yǎng)自己獨立思考設計思路的能力,不要怕難.4.許多事情只有在自己親手做了之后才會感覺到，其實它并不是你想象中的那樣難或簡單,要善于專心深入的思考問題，所學知識要常用。 學完這一門課程，使我懂得了一個